資源簡介

(共19張PPT)
核酸的分子結構
坐落于北京中關村高科技園區的DNA雕塑，以它簡潔而獨特的雙螺旋造型吸引著過往行人。
你知道DNA模型的構建過程嗎？DNA的結構有哪些主要特點呢？
一、DNA是由兩條多核苷酸鏈組成的雙螺旋分子
資料1：20世紀30年代，科學家認識到：組成DNA分子的基本單位是脫氧核糖核苷酸。
堿基
脫氧
核糖
磷酸
基團
腺嘌呤脫氧核糖核苷酸
胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸
鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸
胞嘧啶脫氧核糖核苷酸
四種脫氧核糖核苷酸
脫氧核苷酸如何形成DNA分子呢？
……
磷酸二酯鍵
資料2：1951年，波林（1954年諾貝爾
化學獎得主），發現蛋白質的長鏈結構。
由此啟發：DNA是由許多個______________
連接而成的________。
脫氧核糖核苷酸
長鏈
一條脫氧核糖核苷酸鏈
資料3：1951年，英國科學家（威爾金斯和富蘭克林）提供了DNA的X射線衍射圖譜，表明DNA分子呈螺旋狀結構。
富蘭克林及其拍攝的DNA衍射圖譜
威爾金斯
沃森和克里克嘗試了不同的結構模型
×
單鏈螺旋結構模型
三鏈螺旋結構模型
雙鏈螺旋結構模型
×
×
資料4：奧地利著名生物化學家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量（A=T），鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量（G=C）。
查哥夫
資料五：1953年，美國的沃森和英國的克里克以威爾金斯和富蘭克林的DNA晶體X射線衍射圖譜以及查哥夫的當量定律為基礎，在《nature》上發表了論文《核酸的分子結構——脫氧核糖核酸的一個結構模型》，引起極大的轟動。
反向平行方式盤旋成雙螺旋結構
DNA的結構
1.DNA由兩條具有方向性的多核苷酸鏈組成，兩條多核苷酸鏈反向平行；
2.DNA中的脫氧核糖與磷酸基團交替連接，形成DNA分子多核苷酸鏈的骨架，排列在外側，堿基排列在內側。
3.DNA分子兩條鏈上的堿基，按堿基互補配對原則形成堿基對，堿基對之間通過氫鍵連接，其中A與T通過兩個氫鍵配對，G與C通過三個氫鍵配對。
兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序是穩定不變的。
長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。
二、DNA的堿基排列順序編碼了遺傳信息
2.多樣性：不同的DNA分子具有不同的堿基排列順序。
1.特異性：每一個DNA分子具有特定的堿基排列順序。
3.遺傳信息：DNA分子堿基的排列順序編碼了遺傳信息。
DNA的結構特性
三、RNA是由多核苷酸組成的單鏈分子
1.RNA通常是單鏈，有些區域也會形成雙鏈結構。
RNA結構
2.構成RNA的糖是核糖。
3.構成RNA的四種堿基分別為腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）（U和A可以通過氫鍵配對）。
多數生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
知識梳理
核酸的分子結構
DNA是由兩條多核苷酸鏈組成的雙螺旋分子
RNA是由多核苷酸組成的單鏈分子
DNA的堿基排列順序編碼了遺傳信息
謝
謝核酸的分子結構
【學習目標】
1．概述DNA和RNA分子的結構特征。
2．論述DNA雙螺旋結構的發現對于促進分子生物學發展的意義。
3．討論DNA雙螺旋結構模型的構建歷程，領悟模型構建在認識DNA結構中的重要作用，認同與人合作在科學研究中的重要性。
【學習重難點】
概述DNA分子的結構特征。
【學習過程】
一、自主學習
尋找證據——搜集
閱讀課本P10頁資料，根據搜集獲得的信息，思考下列問題：
1．沃森和克里克是如何提出DNA雙螺旋結構模型的？
2．DNA雙螺旋結構模型的特點是什么？
二、知識鞏固
1．下列關于沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構模型的敘述，錯誤的是(
)
A．沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構模型是建立在DNA以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈的基礎上，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C
4種堿基
B．威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關數據進行分析，得出DNA呈螺旋結構
C．沃森和克里克曾嘗試構建了多種模型，但都不科學
D．沃森和克里克受腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量，鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量的啟發，構建出科學的模型
2．關于DNA的描述錯誤的是(
)
A．每個DNA都由兩條脫氧核糖核苷酸鏈纏繞而成
B．兩條鏈的堿基嚴格的遵循互補配對原則
C．DNA雙鏈的互補堿基對之間以氫鍵相連
D．兩條鏈反向平行排列
3．在下列DNA結構的模式圖中，正確的是(
)
4．在DNA分子模型搭建實驗中，如果用一種長度的塑料片代表A和G，用另一長度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA雙螺旋的整條模型(
)
A．粗細相同，因為嘌呤環必定與嘧啶環互補
B．粗細相同，因為嘌呤環與嘧啶環的空間尺寸相似
C．粗細不同，因為嘌呤環不一定與嘧啶環互補
D．粗細不同，因為嘌呤環與嘧啶環的空間尺寸不同
5．下列關于雙鏈DNA的敘述，不正確的是(
)
A．若一條鏈上A和T的數目相等，則另一條鏈上的A和T數目也相等
B．若一條鏈上A的數目大于T，則另一條鏈上A的數目小于T
C．若一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4
D．若一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3
6．經測定，青蛙體細胞中一段雙鏈DNA中含有A堿基600個，占全部堿基總數的24%。那么，該雙鏈DNA片段中C堿基所占比例和數量分別是(
)
A．24%，600個
B．24%，650個
C．26%，600個
D．26%，650個
答案
1．答案
B
解析
沃森和克里克依據威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜及有關數據，推算出DNA呈雙螺旋結構。
2．答案
A
解析
DNA一般是由2條鏈組成，有的DNA是單鏈DNA，A錯誤；DNA兩條鏈上的堿基遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補配對原則，B正確；雙鏈DNA上互補的堿基由氫鍵連接形成堿基對，C正確；雙鏈DNA的兩條鏈從方向上看是反向平行的，D正確。
3．答案
A
解析
一看DNA外側的基本骨架是否由磷酸與脫氧核糖交替連接而成，據此可知，D錯誤；二看兩條單鏈是否反向平行，據此可知，B錯誤；三看內側堿基之間是否遵循堿基互補配對原則，如出現“同配”“錯配”均不正確，C錯誤。
4．答案
A
解析
A和G都是嘌呤堿基，C和T都是嘧啶堿基，在DNA分子中，總是A＝T，G＝C，依題意，用一種長度的塑料片代表A和G，用另一長度的塑料片代表C和T，則DNA的粗細相同。
5．答案
C
解析
A與T互補，所以一條鏈中的A．T相等，另一條鏈也相等，一條鏈中A大于T則互補鏈中T大于A，A、B正確；若一條鏈中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則互補鏈中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，C錯誤，D正確。
6．答案
D
解析
根據堿基互補配對原則，DNA雙鏈中，兩個非互補堿基之和占堿基總數的一半，即A＋C＝50%，則C占26%，C的數量為600÷24%×26%＝650(個)，D正確。核酸的分子結構
【教學目標】
1．概述DNA和RNA分子的結構特征。
2．論述DNA雙螺旋結構的發現對于促進分子生物學發展的意義。
3．討論DNA雙螺旋結構模型的構建歷程，領悟模型構建在認識DNA結構中的重要作用，認同與人合作在科學研究中的重要性。
【教學重難點】
概述DNA分子的結構特征。
【教學過程】
一、導入新課
坐落于北京中關村高科技園區的DNA雕塑，以它簡潔而獨特的雙螺旋造型吸引著過往行人。你知道DNA模型的構建過程嗎？DNA的結構有哪些主要特點呢？（創設問題情景，激發學生強烈的求知欲。）
二、講授新課
（一）DNA是由兩條多核苷酸鏈組成的雙螺旋分子
資料1：20世紀30年代，科學家認識到：組成DNA分子的基本單位是脫氧核糖核苷酸。
教師引導學生復習脫氧核糖核苷酸的組成和類型。
脫氧核苷酸如何形成DNA分子呢？（引出資料2）
資料2：1951年，波林（1954年諾貝爾化學獎得主），發現蛋白質的長鏈結構。由此啟發：DNA是由許多個脫氧核糖核苷酸連接而成的長鏈。
教師引導學生嘗試構建一條多樣核苷酸鏈。
資料3：1951年，英國科學家（威爾金斯和富蘭克林）提供了DNA的X射線衍射圖譜，表明DNA分子呈螺旋狀結構。
沃森和克里克根據已經掌握的信息嘗試搭建了很多種不同的單螺旋、雙螺旋和三螺旋結構模型，但都被否定了。
教師展示資料4：查哥夫的研究成果
1952年，查哥夫（E.Chargaff）在已進行多年的對各種DNA樣品的組分研究中發現，DNA中四種核苷酸的量并不一定是相等的。但是，在各種DNA中嘌呤的量和嘧啶的量總相等，而且腺嘌呤的量和胸腺嘧啶的量相等；鳥嘌呤的量和胞嘧啶的量相等。
教師展示資料5：
沃森在開始研究堿基之間連接的方式時，先將同樣的堿基成對地安排在兩條鏈上。例如，使腺嘌呤和腺嘌呤配對，胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配對等。他認為這樣還可以說明DNA的模板作用。這個模型被晶體學家J·多諾休（Donohue）否定。多諾休根據他對類似的小分子化合物所作的晶體衍射研究，主張堿基是以酮式結構存在的，而不是沃森在建立模型時所用的烯醇式。于是沃森只好繼續尋找各種配對的可能性。就在這時，沃森發現腺嘌呤和胸腺嘧啶，以及鳥嘌呤和胞嘧啶各自成對后，兩類堿基對具有相似的形狀，而且發現這樣的配對恰恰可以解釋查哥夫測定的DNA堿基比例的數據。
思考：這個研究過程你能不能得出科學研究的一般過程？
發現問題（DNA的結構是怎樣的？）→解決問題（提出自己的模型）→驗證（判斷模型是否正確）→吸取最新知識，再解決問題（提出雙螺旋模型）→驗證（和X射線衍射圖比較）→結論（DNA是雙螺旋結構）。
DNA的結構
教師展示DNA模型，結合圖片講解結構的主要特點：
1．DNA由兩條具有方向性的多核苷酸鏈組成，兩條多核苷酸鏈反向平行；
2．DNA中的脫氧核糖與磷酸基團交替連接，形成DNA分子多核苷酸鏈的骨架，排列在外側，堿基排列在內側。
3．DNA分子兩條鏈上的堿基，按堿基互補配對原則形成堿基對，堿基對之間通過氫鍵連接，其中A與T通過兩個氫鍵配對，G與C通過三個氫鍵配對。
可見，DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據堿基互補配對原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了。
教師提問，學生思考后回答，由教師總結：
設問一：堿基配對時，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢？
這是由于嘌呤堿是雙環化合物（畫出雙環），占有空間大；嘧啶堿是單環化合物（畫出單環），占有空間小。DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環化合物和單環化合物配對才合適。
設問二：為什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
這是由于A與T通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個氫鍵相連，這樣使DNA的結構更加穩定，所以，A與T或G與C的摩爾數比例均為1：1。
（二）DNA的堿基排列順序編碼了遺傳信息
DNA的結構特性
1．特異性：每一個DNA分子具有特定的堿基排列順序。
2．多樣性：不同的DNA分子具有不同的堿基排列順序。
3．遺傳信息：DNA分子堿基的排列順序編碼了遺傳信息。
（三）RNA是由多核苷酸組成的單鏈分子
RNA的結構
1．RNA通常是單鏈，有些區域也會形成雙鏈結構。
2．構成RNA的糖是核糖。
3．構成RNA的四種堿基分別為腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）（U和A可以通過氫鍵配對）。
多數生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
【板書設計】

展開更多......

收起↑